JPH0358316A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は記録層の層厚方向の磁化によって情報記録がな
される垂直磁気記録媒体に関し、特にＣｏ−Ｐｔ−Ｂ−
○系磁性層を使用した垂直磁気記録媒体に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、非磁性支持体上にＣｏ−ＰＣ−ＢＯ系磁性層
を形成し、しかも該Ｃｏ−Ｐｔ−Ｂ○系磁性層を構或す
る結晶の形状．大きさ，配向状態および配列状態を最適
に制御することにより、保磁力の大幅な向上を図るもの
である。

〔従来の技ｊネｉ〕

近年の情報記録の分野においては、高記録密度化，高記
録容量化への要求に応えるべく、垂直磁気記録に関する
研究が各所で進められている。垂直磁気記録は、記録波
長が磁性層の層厚と同等以下の短波長となっても異極が
近接することにまり減磁が抑制されて静磁気学的な安定
化が達成されること、急峻な磁化転移領域が形威される
ために再生ヘッドの誘導起電力を大きくできること等の
長所を有しており、木質的に高密度記録に適した古式と
言える７ この垂直磁気記録を実現するための磁性層としては、こ
れまでにＣｏ−Ｃｒ合金，Ｃｏ−Ｍｏ合金　Ｃｏ−Ｖ合
金；Ｃｏ−Ｒｕ合金等からなるものが知られている。こ
れらの中でも、高周波スパッタリングにより或膜された
Ｃｏ−Ｃｒ合金磁性層は、最も垂直磁気特性に優れる材
料として知られている。

（発明が解決しようとする課題〕 しかし、Ｃｏ−Ｃｒ合金磁性層には、そのままでは磁気
ヘッドとの摺接に際して耐久性が不足するので保護潤滑
層を要すること、しかもスペーシングロスを小さくする
ために上記保８Ｉ潤滑層の膜厚を極めて薄く形成する必
要があるが、これが困難であること、飽和磁束密度が比
較的低いこと、或膜時の基板温度を高くしないと高保磁
力が得られないこと等の問題点がある。

そこで本発明は、主として保磁力の改善された垂直磁気
記録媒体の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上述の目的を達或するために鋭意検討を行
った結果、Ｃｏ，Ｐｔ，Ｂ，Ｏの４元系からなる磁性層
が極めて良好な垂直磁気特性を有することを見出した。

さらに、この磁性層の磁気特性は、磁性層を構成する結
晶の形状，大きさ，配向状態．配列状態等の微細構造に
関連していることが明らかとなり、これらを最適に制御
することにより常に安定した特性を有する垂直磁気記録
媒体が提供されることも見出した。

本発明にかかる垂直磁気記録媒体はかかる知見にもとづ
いて提案されるものであり、非磁性支持体上にＣｏ−Ｐ
ｔ−Ｂ−Ｏ系磁性層が形威されてなり、上記Ｃｏ−Ｐｔ
−Ｂ−０系磁性層が面心立方構造を有する直径５０〜１
００入の針状晶から＋１・？成され、各針状晶が＜１１
１＞方向を非磁性支持体面に垂直に向けて配向されると
共に、隣接する針状晶間に８〜１２大の間隙を介して配
列されていることを特徴とするものである。

本発明の垂直磁気記録媒体を構成するＣｏ−ＰＬ−Ｂ−
Ｏ系磁性層は、典型的には次の組戒式（Ｃ　ｏ．Ｐ　ｔ
ｂＢｃＬｏｏ−＋＋０８〔ただし、式中ａ，ｂ，ｃは組
戒を原子％で表し、４０≦ａ≦８０．　１５≦ｂ≦５０
，５≦Ｃ≦１０，ａ＋ｂ＋ｃ＝１００なる条件を満たす
。また、Ｘは組或を重量％で表し、Ｏ＜ｘ≦１５なる条
件を満たす。〕で表される垂直磁性材料からなるもので
ある。上記Ｍｉ或範囲は、垂直磁気特性を最適化する観
点から設定されたものであり、いずれかひとつの条件が
満足されなくても好適な垂直磁気特性は得られない。

本発明者らは、良好な垂直磁気特性を示すＣｏ−Ｐｔ−
Ｂ−０系磁性層の微細構造を透過型電子顕微鏡観察およ
び制限視野電子線回折により調べた結果、磁性層が連続
的な多結晶構造を呈する場合には良好な垂直磁気特性が
現れず、面心立方構造を有する個々の針状晶が一定の隙
間を介してその長袖方向、すなわち＜１　１　１＞方向
を膜面に垂直に向けて配向している場合に良好な垂直磁
気特性が現れることを見出した７ ここで、上記＜１　１　１＞方向の配向の強さは、制限
視野電子線回折において（１　１　１）面回折弧の広が
り角度θの値により判定した。値が小さいほど、配向は
強いと言える。

ところで上記の配向の強さは、Ｃｏ−Ｐｔ−ＢＯ系磁性
層の形戒に先立って予め非磁性支持体上に下地膜を形威
しておくことによっても制御することができる。配同性
を高める観点からは、下地膜として格子定数がＣｏ−Ｐ
ｔ系合金に近く、面心立方構造をとる材料が選ばれ、た
とえばＰｔは実用上好ましい例である。格子定数が近く
てもＣｏ等のように六方晶構造をとりやすいものは不適
当である。

上記Ｃｏ−Ｐｔ−Ｂ−○系磁性層は、一般にスパッタリ
ングにより形成することができる。スパッタリングに用
いるターゲットとしては、始めから所望の組成に調製さ
れたＣｏ−Ｐｔ−Ｂ夕一ゲットか、ある金属戒分の扇型
チップを他の成分からなるターゲットの上に載置した複
合ターゲットが使用される．太発明では、かと漬ばＣｏ
−Ｒ夕−ゲノトの上にｐｔチップを叔置した複合ターゲ
ットが使用される。いまひとつの磁性層の構戒戒分であ
る酸素は、スパッタリング雰囲気中に所定の分圧をもっ
て気体状で供給され、この時の分圧に応じて決まる分量
にて磁性層中に取り込まれる。

〔作用〕

本発明では、非磁性支持体上に形成されたＣＯ−Ｐｔ−
Ｂ−Ｏ系磁性層の内部において、Ｃｏ−ＰＬ−Ｂ−Ｏ系
の針状晶がその＜１１１＞方向を上記非磁性支持体の面
に垂直に向けて配向している。この＜１　１　１＞方向
とは、面心立方晶における磁化容易軸であると同時に、
上記Ｃｏ−Ｐｔ−Ｂ−○系針状晶の長袖方向でもある。

したがって、本発明におけるＣｏ−Ｐｔ−Ｂ−○系針状
品の配向は、結晶磁気異方性，形状磁気異方性の両面か
ら垂直磁気記録を行うにあたり理想的な配向であると言
える。

さらに、上記各針状晶は直径が５０〜１００人であり、
個々の針状晶は隣接する針状晶と互いに８〜１２人の間
隙を介して配列されている。このような結晶の形状およ
び配列状態は、大幅な保磁力の増大をもたらす。つまり
、従来のたとえばＣｏ−ＣｒＥｆｆ性層では柱状晶が密
に配列されていたのに対し、本発明では微細な針状晶が
個々に隙間を保ちながら配列されていることから、単磁
区が微小化されると共にＮ６ｆｆが抑制されるからであ
る。

〔実施例］ 以下、本発明の好適な実施例について実験結果にもとづ
いて説明する。

実施例 本実施例は、非磁性支持体となるボリア兆ド基板上にＰ
ｔ下地膜とＣｏ−ＰＬ−Ｂ−０系磁性層を順次形威した
垂直磁気記録媒体の例である。

垂直磁気記録媒体は以下のようにして作威した。

まず、高周波マグネトロン・スパッタリング装置のバッ
クグラウンド真空度を４．ＯＸ１０−ｈＴｏｒｒアルゴ
ンガス圧を５　ｘ１ｏ−”　Ｔｏｒｒ，　　アルゴン流
量？６０ｍ１／分とし、投入バワー３００Ｗにてボリア
ミド基板のエッチングを５分間行った。これは、表面の
粗化とクリーニングを目的として行われるものである。

次に、基板温度を１５０゜ＣとしてＰｔを０．１３μｍ
の厚さに被着し、Ｐｔ下地膜を形戒した。

続いて、Ｃｏ．．Ｐｔ．■Ｂ，の組成を有する３元系タ
ーゲットを使用し、基板温度を１５０゜Ｃ．酸素分圧を
８９Ｘ１０−”　Ｔｏｒｒとしてスパッタリングを行い
、厚さ０．６μｍのＣｏ−Ｐｔ−Ｂ−○系磁性層を形威
した。

ここで、上記の磁性層中の酸素含有量は次の方法により
求めた。すなわち、予備実験によりスパッタリング雰囲
気中の酸素分圧（ＸＩＯ−６Ｔｏｒｒ）もしくは酸素流
量（ＳＣＣＭ）と形成されたＣｏ−ＰｔＢ−０系磁性層
中の酸素含有Ｎ（重量％）との間には第５図に示すよう
な良い相関関係が成立することが確認されたので、あと
はこの図にもとづいて酸素供給条件から磁性層中の含有
量を算出した。

？らに電子線プローブ・マイクロアナリシス（ＥＰＭＡ
）および誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析による組
戒分折を併用した結果、上記磁性層は、（Ｃｏ■Ｐｔ２
■Ｂ７），７０，なる組或を有することがわかった。

？較例１ 比較のために、酸素を含まないＣｏ−Ｐｔ−Ｂ系磁性層
を有する垂直磁気記録媒体を作戒した。

この垂直磁気記録媒体は、磁性層の形成に際してスパッ
タリング雰囲気中に酸素を供給しなかった以外は、上述
の実施例１と同様にして作威した。

形成された磁性層の組成はＣ○ｔ＋Ｐｔｚ■Ｂ７で表さ
れることがわかった。

比較例２ 比較のために、ホウ素（Ｂ）を含まないＣｏ一Ｐｔ−０
系磁性層を有する垂直磁気記録媒体を作或した。

この垂直磁気記録媒体は、磁性層の形威に際し？ＣＯａ
ａＰｔａｇの組成を有するターゲットを使用した他は、
上述の実施例１と同様にして作威した。

形戒された磁性層のＭｉ戒は（ＣＯｈｌ］ＰＬ：ｌ■）
，，０３で表されることがわかった。

？較例３ 比較のために、ホウ素（Ｂ）および酸素を含まないＣｏ
−Ｐｔ系磁性層を有する垂直磁気記録媒体を作成した。

この垂直磁気記録媒体は、磁性層の形戊に際してスパッ
タリング雰囲気中に酸素を導入しなかった以外は、比較
例２と同様にして作戒した。形威された磁性層の組成は
ＣＯｓｅＰｔｌ■であることがわかった。

以上の実施例および比較例において得られた各垂直磁気
記録媒体の垂直方向保磁力ＨＣ．＋　　面内方向保磁力
ＨＣ／１　面内異方性磁界ＨＫ／および飽和磁束密度Ｂ
，を試料振動型磁力計により測定した。結果を第１表に
示す。

この表をみると、実施例の垂直方向保磁力Ｈ。．は他の
いかなる比較例よりも際立って大きいことが明らかであ
り、ホウ素，酸素のいずれか一方が欠けても良好な垂直
磁気特性は達威されないことがわかる。特に、実施例と
比較例１との間には垂直方向保磁力Ｈｅよ　に５０倍以
上もの差があり、磁性層中の酸素の存在が極めて重要で
あることを示唆している。

垂直磁気特性を判断する尺度としては、面内異方性磁界
ＨＫｔ　　も役立つ。この値が大きいことは、それだけ
面内磁化に強い磁界を要することを意味し、垂直磁化の
方が有利であることを間接的に示す。面内異方性磁界Ｈ
κ７　をみる限りでは比較例３も実施例と同様、良好な
垂直磁気特性を示すように思われるが、実際の垂直方向
保磁力Ｈ，よ　はわずかに１９０００と低い。

このように、面内異方性磁界ＨＫ，　　が高いにもかか
わらず垂直方向保磁力Ｈｃよ　が低くなる場合が生ずる
原因を解明するため、本発明者らは形成された各磁性層
の微細構造を検討した。

まず、磁性層の膜面方向からの観察を行うために、上述
の実施例および各比較例にて得られた垂直磁気記録媒体
のボリアくド基板を有機溶剤を用いて熔解除去し、アル
ゴンイオンによるイオンくリングにより局部的に薄膜化
させた試料片を作成した。

また、磁性層の断面方向からの観察を行うために、超ミ
クロトーム法により上述の実施例および各比較例にて得
られた垂直磁気記録媒体の薄膜切片を作威した。

これらの試料片および′７Ｒ膜切片を透過型電子顕微鏡
により観察した際の写真を第１図ないし第４図に示す。

第１図は実施例、第２図は比較例１、第３図は比較例２
、第４図は比較例３にそれぞれ対応しており、（Ａ）の
図は試料片を用いた膜面方向からの観察結果、（Ｂ）の
図は薄膜切片を用いた断面方向からの観察結果をそれぞ
れ表す。倍率はいずれも５２，５００倍である。

さらに、＜１１１＞方向の配向の強さを調べるために、
制限視野電子線回折を行い、（１１１）面回折弧の広が
り角度θを測定した。

これらの結果を第２表にまとめる。

第２表 実施例の磁性層では、直径５０〜１００人の針状晶が＜
１１１＞方向をボリア果ド基｛反に垂直に向けて配向し
ており、個々の針状晶の間には約１０人の間隙が存在し
ている。（１１１）面回折弧の広がり角度θをみる限り
では、比較例１も高い配同性を示しているが、結晶粒径
が小さすぎる上に連続的な多結晶構造を有しているので
、垂直方向よりも面内方向の磁気特性の方が卓越してい
る。比較例２は磁性層の微細構造が比較例と同様である
上に、＜１　１　１＞方向の垂直配向も弱く、垂直磁気
記録における実用性能には劣る。比較例３は高い配向性
を有しているが、直径の比較的大きな柱状晶が間隙を介
することなく密に配列しているので、単磁区の微小化に
限度があり、保磁力は低い。

以上のことから、上述の実施例のように磁性層の組戒や
微細構造のすべてが最適化された場合にはじめて、実用
性能に優れる垂直磁気記録媒体が実現されることがわか
る。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明の垂直磁気記
録媒体は磁性層の組或，結晶の形状，大きさ，配向状態
，配列状態が最通に制御されているため、垂直方向保磁
力の大幅な増大が可能となる。したがって、高密度記録
に極めて好適な垂直磁気記録媒体が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および第１図（Ｂ）は本発明の好通な一実
施例におけるＣｏ−Ｐｔ−Ｂ−○系磁性層の微細構造を
示す透過型電子顕微鏡写真であり、第１図（Ａ）は膜面
方向、第１図、（Ｂ）は断面方向から観察した状態をそ
れぞれ表す。第２図（Ａ）および第２図（Ｂ）は一比較
例におけるＣｏ−Ｐｔ−Ｂ系磁性層の微細構造を示す透
過型電子顕微鏡写真であり、第２図（Ａ）は膜面方向、
第２図（Ｂ）は断面方向から観察した状態をそれぞれ表
す。第３図（Ａ）および第３図（Ｂ）は他の比較例にお
けるＣｏ−ＰＬ−０系磁性層の微細構造を示す透過型電
子顕微鏡写真であり、第３図（Ａ）は膜面方向、第３図
（Ｂ）は断面方向から観察した状態をそれぞれ表す。第
４図（Ａ）および第４図（Ｂ）はさらに他の比較例にお
けるＣｏ−Ｐｔ系磁性層の微細構造を示す透過型電子顕
微鏡写真であり、第４図（Ａ）は膜面方向、第４図（Ｂ
）は断面方向から観察した状態をそれぞれ表す。第５図
はスパッタリング雰囲気中の酸素分圧または酸素流量と
磁性層中の酸素含有量との関係を示す特性図である。 第４ 図（Ａ） Ｏ、５）．＋ｍ 第４図（Ｂ） 駿素→丘 （ｘｌＯ’Ｔｏｒｒ） 第５図 ｌ．事件の表示 平或１年　特許願　第１９３４７５号 ２．発明の名称　　　垂直磁気記録媒体３．補正をする
者 事件との関係　　特許出国人 住所　東京都品川区北品川６丁目７番３５号名称（２１
８）ソニー株式会社 代表者大賀典雄 ４．代理人 ６， ７． 平成１年１１月１３日　（発送日：平戒ｌ年１１月２８
日）補正の対象　　明細書の「図面の簡単な説明」の欄
補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 非磁性支持体上にＣｏ−Ｐｔ−Ｂ−Ｏ系磁性層が形成さ
   れてなり、 上記Ｃｏ−Ｐｔ−Ｂ−Ｏ系磁性層が面心立方構造を有す
   る直径５０〜１００Åの針状晶から構成され、各針状晶
   が＜１１１＞方向を非磁性支持体面に垂直に向けて配向
   されると共に、隣接する針状晶間に８〜１２Åの間隙を
   介して配列されていることを特徴とする垂直磁気記録媒
   体。